(57)【要約】【課題】短波長放射線発生のための放射線源において、放射線透過を実質的に減少させることなくバッファガスによりコリメータ光学系の保護を効果的に増加させる。【解決手段】放射線を真空室の放射線出口開口に指向させる少なくとも１つの光学要素をデブリから保護することを保証するために、放射線放出プラズマを包囲し、バッファガスのための少なくとも１つの供給ライン及び１つの排出ラインを備えた真空室が、バッファガスによる様々な大きさの粒子減速を有するチャンバ領域を有する。粒子減速は、少なくとも光学要素が配置された第１チャンバ領域において他のチャンバ領域におけるよりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短波長放射線を発生させるための放射線源であって、
放射線を真空室内の放射線出口開口に指向させる少なくとも１つの光学要素のためにデブリに対する保護を保証するために、放射線放出プラズマがバッファガスのための少なくとも１つの供給ラインと排出ラインを備えた真空室で囲まれており、
真空室がバッファガスによる様々な大きさの粒子減速を有するチャンバ領域を有し、
粒子減速が、少なくとも光学要素が配置された第１チャンバ領域において他のチャンバ領域におけるよりも大きい放射線源。
【請求項２】
様々な大きさの粒子減速があるチャンバ領域が異なるバッファガス密度を有し、最も高いバッファガス密度は光学要素が配置されたチャンバ領域に存する請求項１に記載の放射線源。
【請求項３】
バッファガスのための供給ラインが、光学要素の表面におけるガス出口開口がプラズマの方向に出ている複数の部分ラインを有する請求項２に記載の放射線源。
【請求項４】
真空室は互いに隣接して位置した２つのチャンバ領域を有し、プラズマと光学要素を有する第１チャンバ領域は、放射線を通す流れ抵抗によって放射線出口開口を備えた第２チャンバ領域と分離している請求項１に記載の放射線源。
【請求項５】
バッファガスのための供給ラインが第１チャンバ領域と連結し、ポンプ装置と連絡したバッファガスのための排出ラインが第２チャンバ領域と連結している請求項４に記載の放射線源。
【請求項６】
磁力線（Ｍ）が光学要素の光軸（Ｏ−Ｏ）と垂直に指向した磁場を生じさせるように光学要素が位置したチャンバ領域にコイル装置が配置されている請求項１に記載の放射線源。
【請求項７】
コイル装置が１組のヘルムホルツコイルで形成されている請求項６に記載の放射線源。
【請求項８】
永久磁石がコイル装置のために設けられた請求項６に記載の放射線源。
【請求項９】
プラズマから光学要素までの距離とプラズマから放射線出口開口までの距離の比が１：６より大きい請求項１〜８のいずれか一項に記載の放射線源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は短波長放射線を発生させるための放射線源に関する。放射線を真空室の放射線出口開口に指向させる少なくとも１つの光学要素をデブリから保護することを保証するために、放射線放出プラズマが、バッファガスの少なくとも１つの供給ライン及び１つの排出ラインを備えた真空室で囲まれている。
【背景技術】
【０００２】
所望の短波長放射線に加えて、プラズマベースの放射線源、特にレーザ放射線で励起されたプラズマも高エネルギー粒子（デブリ）を放出する。これら粒子は、放射線の利用のために設けられた光学要素（特に、コレクタ光学系）の損傷と寿命の縮小をもたらす。
【０００３】
バッファガスを用いてデブリを減少させるとき、バッファガスの密度と光路の長さに依存して、所望の放射線の大部分は、反射光学系として構成されたコレクタ光学系を介して意図した領域に達する前にバッファガスを通ってプラズマにより放出された放射線が進むべき経路に沿って吸収される。結局、放射線源の効率が減少する。
【０００４】
加えて、プラズマからコレクタ光学系までの１方向のビーム束の非常に大きい発散角度であるが、反対方向（プラズマからコレクタ光学系の中間焦点まで）の小さい発散角度だけをもたらす要求により、バッファガス密度が増加したときに生じる増加した吸収損失と改良された保護との衝突が悪化する。
【０００５】
放射線源の効率が開発の主なねらいであるので、適切な保護を考慮し吸収損失を適当に保つためのバッファガス密度に対する妥協は許容できる解決法ではない。
【０００６】
別な満足のいかない解決法は特許文献１に示されており、利点はバッファガスと作動ガスの混合を防ぎ、プラズマソースと光学要素が、バッファガス（例えば、アルゴン）の流れが放射方向と垂直に指向した領域で互いに空間的に分離されていることである。
【０００７】
【特許文献１】EP 1329772 A2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに基づき、本発明の目的は、放射線透過を実質的に減少させることなくバッファガスによりコリメータ光学系の保護を効果的に増加させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
短波長放射線の発生のための前記のタイプの放射線源において、真空室がバッファガスにより様々な大きさの粒子減速を有するチャンバ領域を有し、粒子減速は、少なくとも光学要素が配置された第１チャンバ領域において他のチャンバ領域におけるよりも大きいことにより、前述の目的は本発明により達成される。
【００１０】
十分な保護を保証する一方で合理的な吸収損失を維持するためにバッファガス密度に関して妥協せずに、本発明は、異なる保護基準で部分スペースを形成することで機能要素に適合した様々な程度の保護をもたらすことを基礎とする。
【００１１】
チャンバ領域において様々な程度の粒子減速を生じさせる様々な装置がある。
【００１２】
第１の構成のバリエーションでは、チャンバ領域は異なるバッファガス密度を有し、最も高いバッファガス密度は光学要素が配置されたチャンバ領域に存する。
【００１３】
バッファガスのための供給ラインが、光学要素の表面におけるガス出口開口がプラズマの方向に出ている複数の部分ラインを有すると、光学要素の付近のバッファガス密度は真空室の残りのスペースにおけるよりも高くなり有利である。
【００１４】
前記の装置の代わりとして、真空室は互いに隣接して位置した２つのチャンバ領域を有してもよい。プラズマと光学要素を有する第１チャンバ領域は放射線を通す流れ抵抗によって放射線出口開口を備えた第２チャンバ領域と分離している。バッファガスのための供給ラインの第１チャンバ領域との連結、バッファガスのための排出ラインの第２チャンバ領域との連結を介して、排出ラインがポンプ装置と連絡し、第２チャンバ領域が流れ抵抗を介して汲み上げられるときに２つのチャンバ領域の間に密度勾配があり、第１チャンバ領域のバッファガス密度は第２チャンバ領域におけるよりも高い。
【００１５】
さらに本発明は、磁力線が光学要素の光軸と垂直に指向した磁場を生じさせるように光学要素が位置したチャンバ領域に、例えば１組のヘルムホルツコイル又は永久磁石などのコイル装置が配置されるように構成することができる。
【００１６】
光学要素の方向と放射線出口開口の方向のプラズマから生じる異なる開口角度を実現するために、プラズマから光学要素までの距離とプラズマから放射線出口開口までの距離の比は１：６より大きいと有利である。
【００１７】
本発明を概略図に則して以下により完全に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示された放射線源は、真空室１において、レーザ放射線で誘発されたプラズマ２を有する。プラズマ２により放出された放射線Ｓは、光学要素により真空室１内の放射線出口開口４に向けられている。光学要素は真空室１に配置され、コレクタミラー３として構成されている。コレクタミラー３を用いてプラズマ２を映すことにより中間焦点が生成される。この中間焦点は放射線出口開口４に集中しており、半導体露光装置の露光光学系とのインターフェースとして働く。このために放射線源（好ましくは、ＥＵＶ波長領域のために設計された）は設けられる。プラズマ２を発生させるためにレーザ放射線が向けられたレーザ及びターゲットフローは示されていない。
【００１９】
コレクタミラー３までプラズマ２により放出された放射線Ｓは、やはりプラズマ２から発された高エネルギー粒子がコレクタミラー３への損傷が防がれる程度にバッファガスの原子との衝突により減速する経路を進む。
【００２０】
放射線Ｓは、プラズマ２からコレクタミラー３までの経路及びコレクタミラー３から放射線出口開口４までの経路上でバッファガスに吸収される。しかし、放射線出口開口４に達するまでに異なる密度領域のために大きさの変化する粒子減速の結果、吸収が進行的に減少することが識別される。
【００２１】
プラズマ２からの高エネルギー粒子の運動エネルギーが、次式のように、バッファガスの密度及び距離により指数関数的に減少するので、プラズマ２からコレクタミラー３までの距離とバッファガスρ０（均一分布を有する）の密度は、広範囲に生じる最大初期エネルギーを有する粒子がその距離を進んだ後に減速（サーマライズ）するように選択される。
Ｅｋｉｎ（ｓ，ρ０）：ｅ−ρｏ・ｓ
【００２２】
ρ０・ａ＝κのとき、放射線の透過はＴ＝ｅ−ａ・ρｏ・（ａ＋ｂ）である。
【００２３】
図１に示された配置では、異なるバッファガス密度を有するチャンバ領域５，６が生成され、バッファガスのために真空室１に設けられた供給ライン７が複数の部分ライン７．１に分かれている。これらのラインはコレクタミラー３を通ってガイドされ、ガス出口開口８としてミラー面９を出る。もちろん、ガス出口開口８の面はミラー面９に比べて小さくなければならない。バッファガスは連続的に供給され、真空ポンプ１０により汲み上げられるので、これはガスフローになる。このガスフローの、ミラー面９で最大密度を有するチャンバ領域５のバッファガス密度ρ（ｓ）は、プラズマ２から放射線出口開口４まで延びるチャンバ領域６におけるよりも高い。
【００２４】
考えられるバッファガスは主に不活性ガス、又はターゲット材料などの関与する反応生成物とのガス状若しくは非粘着性結合を形成するガスである。さらに、バッファガスは所望の波長領域の必要なガス密度において低い吸収を有しなければならない。低い放射線吸収を有する粒子の減速に関する最良の特徴を有するアルゴンを使用するのが好ましい。
【００２５】
バッファガスの汲み上げ速度は、供給ラインを介して連続的に供給される例えばキセノン（図示せず）などの作用媒体の最小の割合に調整され、またキセノンが特にＥＵＶ放射線に対して高い自己吸収を有するので相応して高くなるように選択されなければならない。
【００２６】
図２に従う第２の装置では、バッファガスに対してかなりの流れ抵抗を示す部材を用いて真空室１を空間的に分割することで、互いに隣接して配置された２つのチャンバ領域１１，１２が作られ、直線状に伝播する放射線は幾何学的けられ（幾何学的口径食）を除いて妨げられずに進むことができる。
【００２７】
流れ抵抗１３として示された部材はプラズマ２及びコリメータミラー３から等距離に配置されると有利である。
【００２８】
バッファガスの供給ライン１４は、コリメータミラー３が位置するチャンバ領域１１に設けられている。バッファガスを高い汲み上げ速度で再び真空室１から取り除くための真空ポンプ１０が、他のチャンバ領域１２に連結している。
【００２９】
このようにして、空間的に限定された高めの吸収を有する高エネルギー粒子の十分な減速のための高いバッファガス密度がコリメータミラー３を備えたチャンバ領域１１において再び保証され、光路に沿う最小の吸収を有する低めのバッファガス密度が他のチャンバ領域１２において保証される。
【００３０】
チャンバ領域１２の低めの吸収が流れ抵抗１３による幾何学的けられからの損失を補償するときに前記のタイプの配置は特に重要である。
【００３１】
流れ抵抗１３は、例えば小さいガラスチューブの格子（毛細管配列）又は放射線方向と平行に延びるプレート方向を有する特別に配置されたプレート（フォイルトラップ）から形成される。明確のために、１３．１で示されたプレートの１つだけが示されている。
【００３２】
本発明の第３の構成では、真空室１、特にコレクタミラー３が位置するチャンバ領域１５はさらに、例えばヘルムホルツコイル１６で発生した磁場により貫かれている。その磁力線Ｍは光軸Ｏ−Ｏと垂直に指向し、それでイオンとしてプラズマを出す高エネルギー粒子は、プラズマ２からコレクタミラー３までの幾何学的距離より長い軌道Ｂ（円又は螺旋軌道）に沿って力を加えられる。従って、放射線の経路でなく粒子の経路だけが増加するので、低めの全体のバッファガス密度はバッファガス原子との衝突数の増加による大きめの粒子減速に十分である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】光学要素を介したガッファガス供給を備えた放射線源を示す。
【図２】隣接するチャンバ領域の間に流れ抵抗を備えた放射線源を示す。
【図３】バッファガスで満たされ、偏向電荷のために磁場で貫通された放射線源を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１  真空室
２  プラズマ
３  コレクタミラー
４  放射線出口開口
５  チャンバ領域
６  チャンバ領域
７  供給ライン
７．１  部分ライン
８  ガス出口開口
９  ミラー面
１０  真空ポンプ
１１  チャンバ領域
１２  チャンバ領域
１３  流れ抵抗
１４  供給ライン
１５  チャンバ領域
１６  ヘルムホルツコイル
【図１】
2006286623.tif 000003
【図２】
2006286623.tif 000004
【図３】
2006286623.tif 000005
【外国語明細書】
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